L’analyse du récit et les schémas narratifs

5.1. Conclusões

São apresentadas neste item as conclusões finais das análises dos experimentos, realizadas no capítulo anterior, e de todo o trabalho.

Nos ensaios realizados observou-se que as condições de montagem são a principal causa da excentricidade da fresa, estando de acordo com o apresentado na revisão da literatura do item 2.3. A utilização de pinças produzidas com boa qualidade dimensional e o cuidado na montagem reduzem consideravelmente a excentricidade da fresa e suas conseqüências.

Demonstrou-se com os resultados dos ensaios a sobrecarga à qual alguns dentes da fresa são submetidos, enquanto outros atuam menos que o especificado para as condições ajustadas do processo.

A detecção da ocorrência de excentricidade durante a usinagem pode ser feita através da medição em processo das componentes de força Fx e Fy. Com o auxílio de sistemas de aquisição de sinais que fazem o processamento dos dados simultaneamente à medição, pode-se calcular o espectro de freqüências do sinal ou o histograma dos pontos medidos, que fornecem boas informações sobre o nível de excentricidade da fresa. O espectro do sinal medido acusa a presença de excentricidade através de um pico na freqüência de rotação da fresa, indicativo do deslocamento do seu conteúdo da freqüência de entrada de dentes para a de rotação. Quanto maior este pico maior a intensidade da excentricidade. O histograma dos pontos de força medidos apresentou duas regiões de concentração de pontos para o caso de excentricidade no processo.

Conforme discutido, a deflexão atenua o efeito da excentricidade e é muito difícil de ser observada pelo sistema utilizado de medição de forças. Seria possível sua avaliação com o auxílio de um equipamento capaz de medir, durante o processo, o deslocamento da fresa causado pela deflexão.

A ocorrência de vibração auto-excitada pôde ser facilmente detectada pelo operador devido ao forte ruído do processo de fresamento nestas condições e a formação muito irregular dos cavacos. Apesar do espectro de freqüências e do

histograma dos pontos do sinal medido apresentarem fortes características da vibração auto-excitada, um sistema simples de monitoramento de forças durante o processo acusaria prontamente a forte sobrecarga dos esforços, sem necessidade de nenhum processamento mais complexo do sinal.

Os resultados dos ensaios de força para avaliação da influência dos parâmetros d, z e ae na resultante de forças Fxy apresentaram uma série de padrões de comportamento que podem ser utilizados no planejamento do processo e na definição da melhor estratégia de fresamento. Os gráficos apresentados servem de referência para este tipo de trabalho pois permitem estimar principalmente a direção e sentido de Fxy durante o processo, sua intensidade e seu nível de oscilação.

Nos ensaios para avaliação do desgaste, a principal conclusão foi que a utilização em abundância de emulsão reduziu a temperatura de trabalho da fresa, tendo como efeito a preservação das condições do gume por um tempo muito maior. Obteve-se uma vida superior a 6 vezes em comparação com o ensaio sem fluido e a força resultante final ficou aproximadamente 25% menor. A alta tenacidade da fresa de aço-rápido sem cobalto permitiu que o gume resistisse sem problemas aos choques térmicos do processo com emulsão.

Apesar desta aparente vantagem, o objetivo principal do processo é a obtenção de uma alta produtividade e não simplesmente aumento de vida de ferramenta. Desta forma deve-se buscar uma maior velocidade de corte no fresamento com fluido, com conseqüente redução de vida e aumento de produtividade. A utilização da velocidade de corte 2 vezes maior foi ainda insuficiente para obtenção da máxima eficiência do processo.

A aplicação da minimização da quantidade de fluido de corte ou o uso de uma fresa de aço-rápido com 5% de cobalto aumentou em torno de 2 vezes a vida da fresa e reduziu aproximadamente 25% a força resultante final, em comparação com o ensaio sem fluido e fresa sem cobalto. A minimização apresentou tal resultado em função do efeito lubrificante da névoa de fluido e da troca de calor do jato de ar comprimido, tendo como conseqüência a redução da temperatura de trabalho e a preservação do gume da fresa. No ensaio com fresa de aço-rápido com 5% de cobalto não existiu o efeito de redução de temperatura. No entanto, o cobalto aumenta a resistência à temperatura do aço-rápido, também preservando o gume da fresa.

Para efeito de um processo de usinagem com preocupações relativas ao meio ambiente, a utilização do cobalto é vantajosa pois elimina-se totalmente a utilização do fluido de corte. A minimização exige encapsulamento da máquina-ferramenta, tratamento de resíduos e limpeza posterior de peças, apesar da pequena quantidade de óleo utilizada.

Os resultados dos experimentos de fresamento de topo esférico com altas velocidades de corte foram prejudicados pela dificuldade de medição e análise de forças cíclicas de alta freqüência. Contudo, obtiveram-se muitas informações e padrões de comportamento a partir da componente estática do sinal, que podem ser muito úteis no planejamento do processo e na definição de estratégias de fresamento. Por ser o desgaste o principal limitante deste tipo de processo e devido à estratégia de fresamento ter influência direta no desgaste, a correta definição dos parâmetros e estratégias é fundamental.

Observou-se que nas condições de inclinação que permitem a atuação do gume transversal da fresa o resultado da usinagem foi bastante prejudicado. Os problemas associados foram a sobrecarga de forças, vibrações indesejadas e forte esmagamento de material da peça. Deve-se portanto, sempre que possível, adotar uma estratégia de usinagem que evite a atuação do gume transversal da fresa.

A comparação da intensidade da resultante Fxy nas diversas condições ensaiadas não apresentou diferenças significativas. Entretanto, o sentido e direção de Fxy apresentaram resultados bastante diversos, acompanhando sempre a geometria do corte para cada caso ou o fresamento concordante, discordante ou combinado. Sendo assim, com as informações apresentadas, não foi possível fazer uma estimativa simples do comportamento do desgaste das fresas nas diversas condições dos experimentos.

5.2. Sugestões para Futuros Trabalhos

Durante a execução deste trabalho surgiram muitas questões que não puderam ser verificadas ou analisadas, sendo sugeridas para futuros trabalhos as principais delas.

A análise da excentricidade e da deflexão da fresa pode ser enriquecida com a medição em processo da excentricidade e da deflexão com o auxílio de sensores de deslocamento. Uma sugestão é a introdução de um valor conhecido de excentricidade e a posterior medição da deflexão e excentricidade efetiva durante o processo. Com isso, tem-se subsídios para verificar o quanto a deflexão atenua a excentricidade. Além disso, pode-se também medir a posição angular da fresa e sincronizar esta informação com o sinal de força, permitindo-se relacionar um pico de força a um determinado dente da fresa.

Também com relação à deflexão, sugere-se a execução de experimentos para verificação da relação entre as forças, a deflexão e a qualidade dimensional da superfície usinada, conforme proposto por SMITH e TLUSTY [63] e discutido no item 2.5, para os casos de fresamento concordante, discordante e combinado.

Informações novas e importantes poderiam ser obtidas com a construção de um suporte de fixação de fresa instrumentado. Neste suporte seriam inseridos circuitos eletrônicos que permitiriam a medição com extensômetros e termopares, e o sinal medido seria enviado através de transmissão sem contato para o sistema de aquisição de sinais.

Com este equipamento poderiam ser montados extensômetros no corpo da fresa para medição de forças e deflexões a que a ferramenta está submetida. A temperatura do gume durante o processo poderia ser melhor estimada com a introdução de termopares no dente da fresa, próximo à região de corte. Com isso, saber-se-ão quais as diferenças de temperatura no uso dos diferentes fluidos de corte, além de se verificar qual o nível de choque térmico a que a fresa está submetida. A busca de uma velocidade de corte no fresamento com emulsão que produza uma temperatura na região de corte semelhante ao fresamento sem fluido poderia ser muito facilitada com o uso deste suporte instrumentado.

Os ensaios de desgaste foram executados com paradas e remoção da fresa de seu suporte para obtenção de imagens, procedimento que não permitiu fazer a análise

da evolução do espectro de freqüências e dos histogramas ao longo da vida da ferramenta. Sugere-se que este trabalho seja feito, pois pode-se obter subsídios para o monitoramento do desgaste da fresa. Ainda quanto aos ensaios de desgaste, seria importante a avaliação do comportamento de desgaste e evolução das forças para o fresamento concordante e discordante, além do fresamento combinado executado neste trabalho.

Nos experimentos com altas velocidades de corte deve-se tentar corrigir a principal deficiência da análise, que é a medição confiável com altas freqüências de entrada de dentes. Existem algumas formas de isso ser feito mas nenhum método é trivial e elimina totalmente o problema.

Pode-se construir um novo dinamômetro piezelétrico conforme propôs DAMARITÜRK [89], mas esta solução é complexa, cara e não aumenta muito a freqüência de ressonância do equipamento. Outra possibilidade é buscar formas de medição de força cuja resposta dinâmica seja suficiente para o estudo proposto. Caso isso também seja difícil, pode-se tentar a supressão matemática dos efeitos da dinâmica do sistema de medição no sinal de força medido, conforme propôs HERGET [27], Esta última solução é de elevada complexidade matemática e de processamento de sinal, mas aparentemente uma das mais exeqüíveis, devendo somente ser verificada sua real eficiência.

A utilização de uma faixa do sinal medido que englobe freqüências superiores à de entrada de dentes amplia muito as possibilidades de análise do processo. Poderão ser realizadas as mesmas análises efetuadas neste trabalho para o fresamento com velocidades de corte mais baixas. Também com estes novos dados pode-se buscar maiores informações que relacionem as forças, o desgaste da fresa e o acabamento obtido na peça. Desta forma, o planejamento, a determinação de estratégias de fresamento e o monitoramento do processo serão executados de forma mais exata e segura.